[發明專利]一種隨鉆測量系統中電池模塊的監控方法及裝置

有效

• 申請號: 201110271817.9
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102435949A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 艾維平;鄧樂;宋延淳;賈衡天;張程光
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/25
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 戴云霓

技術領域

本發明涉及石油、天然氣鉆井領域，具體的講是一種用于井下隨鉆測量系統電池模塊的監控方法及裝置。?

背景技術

在石油、天然氣鉆井工程中，隨鉆測量(Measure?With?Drilling，MWD)是井眼軌跡監測與控制中的一項核心技術，而電源模塊是MWD系統的基本組成單元之一。目前，隨鉆測量系統中供電電源為電池和渦輪發電機兩種形式，由于受到井下高溫高壓、劇烈振動等惡劣工作條件的影響，導致鉆進過程中井底定向傳感器的動態測量精度大大降低，為了能得到更加準確的井底工程參數，通常是在泥漿泵停止狀態下采用靜態方式測量工程參數，而此時泥漿渦輪發電機將無法正常工作。?

大容量鋰電池電源一直以來是隨鉆測量儀器中應用最廣泛的供電方式，然而隨鉆測量儀器中使用的大容量鋰電池為一次性電池，其容量隨著供電時間增加而逐漸減小的，一旦電池容量低于臨界值，電池輸出電壓會快速下降，進而導致整個儀器不能正常工作，因此，隨鉆測量儀器每次下井作業的時間就取決于電池的容量大小。為了充分利用電池存儲的有限電量，需要精確檢測到電池的剩余電量，為下次作業配備所需的電池電量。?

在美國專利公開說明書(No.7760106)中公開了一種電池組監控裝置，其主要是監測串聯電池組中各個電池的電壓和溫度參數，不具備數據通信功能，且監測的電池組并不適用于井下隨鉆測量系統。?

在中國授權的發明專利(No.101364729)中，科比亞努等人公布了基于?MEMS的電池監控系統，采用多個機械激勵場效應管(MAFET)作為開關連接到電池，MAFET開關和晶體管相互以及與多個MAFET開關的打開狀態或者閉合狀態相關聯地操作，以確定、監控和防止與電池相關的一個或多個危險狀況。該發明提出的電池監控系統實際上是一個電池保護裝置，且體積較大，不適合隨鉆測量系統。?

中國發明專利(公開號：CN102033204A)中公開的一種電池電量檢測系統及方法中，其通過與電池組相連的電壓檢測電路分別測量電池組中多個電池單元的開路電壓，并由處理器從多個電池單元的開路電壓中判定最小開路電壓，并根據最小開路電壓與預設的查找表來判定電池組的電荷狀態，于是電池組開路電壓與電荷狀態之間的關系會發生非線性變化。該方法的局限之處是電池余量的判定依據沒有考慮到環境溫度的變化，故不適合對井下電池的電量進行檢測。?

發明內容

本發明目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種適用于井下高溫環境的隨鉆測量系統MWD中電池模塊監控方法及裝置，以提高電池電量檢測精度并實現主從電池模塊無縫切換。?

一方面，本發明實施例提供了一種隨鉆測量系統中電池模塊監控方法，所述方法的執行主體是電池模塊監控裝置，所述電池模塊監控裝置包括數字信號控制器、主電池參數檢測電路、從電池組參數檢測電路、切換開關和二極管，其中，所述數字信號控制器分別與主電池組、從電池組、所述主電池組參數檢測電路、所述從電池組參數檢測電路和所述切換開關連接，所述主電池組通過所述主電池參數檢測電路并經由所述二極管連接到隨鉆測量系統，所述二極管的陰極與所述隨鉆測量系統連接，所述從電池組通過所述從電池組參數檢測電路并經由所述切換開關連接到所述二極管的陰極；所述的方法包括：?

通過所述主電池參數檢測電路和所述從電池組參數檢測電路分別采集主、從電池組參數，所述主、從電池組參數包括：主、從電池組各自的輸出電流和輸出電壓；?

所述數字信號控制器根據所述主、從電池組參數獲得所述主、從電池組各自的剩余電量；?

所述數字信號控制器判斷當前工作的主電池組的輸出電壓和剩余電量中的至少其一是否滿足低于預設的電壓閾值和電量閾值，如是，則接通切換開關，采用從電池組為隨鉆測量系統進行供電。?

另一方面，本發明實施例提供了一種隨鉆測量系統中電池模塊監控裝置，所述電池模塊監控裝置包括：?

主電池組參數檢測電路，用于對主電池組的輸出電流和輸出電壓進行實時檢測；所述主電池組參數檢測電路通過一個二極管連接到隨鉆測量系統，所述二極管的陰極連接所述隨鉆測量系統；?

從電池組參數檢測電路，用于對從電池組的輸出電流和輸出電壓進行實時檢測；?

切換開關，分別連接所述從電池組參數檢測電路和所述二極管的陰極，用于根據切換信號而接通或斷開；?